stack queue list容器

Posted 2021-07-18 今天天气眞好

1. stack容器

1 stack 基本概念
概念：stack是一种先进后出(First In Last Out,FILO)的数据结构，它只有一个出口

栈中只有顶端的元素才可以被外界使用，因此栈不允许有遍历行为

栈中进入数据称为 — 入栈 push

栈中弹出数据称为 — 出栈 pop

2 stack 常用接口
功能描述：栈容器常用的对外接口

构造函数：
stack<T> stk; //stack采用模板类实现， stack对象的默认构造形式

stack(const stack &stk); //拷贝构造函数

赋值操作：
stack& operator=(const stack &stk); //重载等号操作符

数据存取：
push(elem); //向栈顶添加元素

pop(); //从栈顶移除第一个元素

top(); //返回栈顶元素

大小操作：
empty(); //判断堆栈是否为空

size(); //返回栈的大小

示例：

#include <iostream>
using namespace std;
#include <stack>

void test()
{
	stack<int> s;
	
	s.push(10);
	s.push(20);
	s.push(30);
	s.push(40);
	
	while(!s.empty())
	{
		//输出栈顶元素
		cout << "栈顶元素为： " << s.top() << endl;
	
		//弹出栈顶元素
		s.pop();
	}
	
	cout << "栈的大小为：" << s.size() << endl;
	
}

int main()
{
	test();
	return 0;
}

运行结果：

总结：
（1）入栈 — push

（2）出栈 — pop

（3）返回栈顶 — top

（4）判断栈是否为空 — empty

（5）返回栈大小 — size

2.queue 容器

1 queue 基本概念
概念：Queue是一种先进先出(First In First Out,FIFO)的数据结构，它有两个出口

队列容器允许从一端新增元素，从另一端移除元素

队列中只有队头和队尾才可以被外界使用，因此队列不允许有遍历行为

队列中进数据称为 — 入队 push

队列中出数据称为 — 出队 pop

2 queue 常用接口
功能描述：栈容器常用的对外接口

构造函数：
queue<T> que; //queue采用模板类实现，queue对象的默认构造形式

queue(const queue &que); //拷贝构造函数

赋值操作：
queue& operator=(const queue &que); //重载等号操作符

数据存取：
push(elem); //往队尾添加元素

pop(); //从队头移除第一个元素

back(); //返回最后一个元素

front(); //返回第一个元素

大小操作：
empty(); //判断堆栈是否为空

size(); //返回栈的大小

示例：

#include <iostream>
using namespace std;
#include <queue>

class Person
{
public:
	Person(string name, int age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}

	string m_Name;
	int m_Age;
};

void test()
{
	//创建队列
	queue<Person> q;

	//准备数据
	Person p1("唐僧", 30);
	Person p2("孙悟空", 1000);
	Person p3("猪八戒", 900);
	Person p4("沙僧", 800);

	//向队列中添加元素  入队操作
	q.push(p1);
	q.push(p2);
	q.push(p3);
	q.push(p4);
	
	//队列不提供迭代器，更不支持随机访问	
	while (!q.empty()) {
		//输出队头元素
		cout << "队头元素-- 姓名： " << q.front().m_Name 
              << " 年龄： "<< q.front().m_Age << endl;
        
		cout << "队尾元素-- 姓名： " << q.back().m_Name  
              << " 年龄： " << q.back().m_Age << endl;
        
		cout << endl;
		
		//弹出队头元素
		q.pop();
	}

	cout << "队列大小为：" << q.size() << endl;
}

int main()
{
	test();
	return 0;
}

运行结果：

总结：
（1）入队 — push

（2）出队 — pop

（3）返回队头元素 — front

（4）返回队尾元素 — back

（5）判断队是否为空 — empty

（6）返回队列大小 — size

3.list容器

1 list基本概念
功能：将数据进行链式存储

链表（list）是一种物理存储单元上非连续的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接实现的

链表的组成：链表由一系列结点组成

结点的组成：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域

STL中的链表是一个双向循环链表

由于链表的存储方式并不是连续的内存空间，因此链表list中的迭代器只支持前移和后移，属于双向迭代器

list的优点：
采用动态存储分配，不会造成内存浪费和溢出
链表执行插入和删除操作十分方便，修改指针即可，不需要移动大量元素

list的缺点：
链表灵活，但是空间(指针域) 和 时间（遍历）额外耗费较大
List有一个重要的性质，插入操作和删除操作都不会造成原有list迭代器的失效，这在vector是不成立的。

总结：STL中List和vector是两个最常被使用的容器，各有优缺点

2 list构造函数
功能描述：
创建list容器

函数原型：
list<T> lst; //list采用采用模板类实现,对象的默认构造形式：

list(beg,end); //构造函数将[beg, end)区间中的元素拷贝给本身。

list(n,elem); //构造函数将n个elem拷贝给本身。

list(const list &lst); //拷贝构造函数。

示例：

#include <iostream>
using namespace std;
#include <list>

void printList(list<int> &l)
{
	for(list<int>::iterator t = l.begin(); t != l.end(); t++)
	{
		cout << *t << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test()
{
	list<int> l;
	l.push_back(10);
	l.push_back(20);
	l.push_back(30);
	l.push_back(40);
	
	printList(l);
	
	list<int> l1(l.begin(),l.end());
	printList(l1);
	
	list<int> l2(4,2);
	printList(l2);
	
	list<int> l3(l2);
	printList(l3);
	
}

int main()
{
	test();
	return 0;
}

运行结果：

总结：list构造方式同其他几个STL常用容器，熟练掌握即可

3 list 赋值和交换
功能描述：
给list容器进行赋值，以及交换list容器

函数原型：
assign(beg, end); //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。

assign(n, elem); //将n个elem拷贝赋值给本身。

list& operator=(const list &lst); //重载等号操作符

swap(lst); //将lst与本身的元素互换。

示例：

#include <iostream>
using namespace std;
#include <list>

void printList(list<int> &l)
{
	for(list<int>::iterator t = l.begin(); t != l.end(); t++)
	{
		cout << *t << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test()
{
	list<int> l;
	l.push_back(10);
	l.push_back(20);
	l.push_back(30);
	l.push_back(40);
	
	printList(l);
	
	list<int> l1;
	l1.assign(l.begin(),l.end());
	printList(l1);
	
	list<int> l2;
	l2.assign(4,2);
	printList(l2);
	
	list<int> l3;
	l3 = l2;
	printList(l3);
	
	cout << "交换前： " << endl;
	printList(l1);
	printList(l3);
	
	l1.swap(l3);
	
	cout << "交换后： " << endl;
	printList(l1);
	printList(l3);
}

int main()
{
	test();
	return 0;
}

运行结果：

4 list 大小操作
功能描述：
对list容器的大小进行操作

函数原型：
size(); //返回容器中元素的个数

empty(); //判断容器是否为空

resize(num); //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置。

​ //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

resize(num, elem); //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置。

//如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

示例：

#include <iostream>
using namespace std;
#include <list>

void printList(const list<int>& L) {

	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

//大小操作
void test01()
{
	list<int>L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);

	if (L1.empty())
	{
		cout << "L1为空" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "L1不为空" << endl;
		cout << "L1的大小为： " << L1.size() << endl;
	}

	//重新指定大小
	L1.resize(10);
	printList(L1);

	L1.resize(2);
	printList(L1);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

运行结果：

总结：
（1）判断是否为空 — empty

（2）返回元素个数 — size

（3）重新指定个数 — resize

5 list 插入和删除
功能描述：
对list容器进行数据的插入和删除

函数原型：
push_back(elem);//在容器尾部加入一个元素

pop_back();//删除容器中最后一个元素

push_front(elem);//在容器开头插入一个元素

pop_front();//从容器开头移除第一个元素

insert(pos,elem);//在pos位置插elem元素的拷贝，返回新数据的位置。

insert(pos,n,elem);//在pos位置插入n个elem数据，无返回值。

insert(pos,beg,end);//在pos位置插入[beg,end)区间的数据，无返回值。

clear();//移除容器的所有数据

erase(beg,end);//删除[beg,end)区间的数据，返回下一个数据的位置。

erase(pos);//删除pos位置的数据，返回下一个数据的位置。

remove(elem);//删除容器中所有与elem值匹配的元素。

示例：

#include <iostream>
using namespace std;
#include <list>

void printList(const list<int>& L) {

	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

//插入和删除
void test01()
{
	list<int> L;
	//尾插
	L.push_back(10);
	L.push_back(20);
	L.push_back(30);
	//头插
	L.push_front(100);
	L.push_front(200);
	L.push_front(300);

	printList(L);

	//尾删
	L.pop_back();
	printList(L);

	//头删
	L.pop_front();
	printList(L);

	//插入
	list<int>::iterator it = L.begin();
	L.insert(++it, 1000);
	printList(L);

	//删除
	it = L.begin();
	L.erase(++it);
	printList(L);

	//移除
	L.push_back(10000);
	L.push_back(10000);
	L.push_back(10000);
	printList(L);
	L.remove(10000);
	printList(L);
    
    //清空
	L.clear();
	printList(L);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

运行结果：

总结：
（1）尾插 — push_back

（2）尾删 — pop_back

（3）头插 — push_front

（4）头删 — pop_front

（5）插入 — insert

（6）删除 — erase

（7）移除 — remove

（8）清空 — clear

6 list 数据存取
功能描述：
对list容器中数据进行存取

函数原型：
front(); //返回第一个元素。

back(); //返回最后一个元素。

示例：

#include <iostream>
using namespace std;
#include <list>

//数据存取
void test01()
{
	list<int>L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);

	
	//cout << L1.at(0) << endl;//错误 不支持at访问数据
	//cout << L1[0] << endl; //错误  不支持[]方式访问数据
	cout << "第一个元素为： " << L1.front() << endl;
	cout << "最后一个元素为： " << L1.back() << endl;

	//list容器的迭代器是双向迭代器，不支持随机访问
	list<int>::iterator it = L1.begin();
	//it = it + 1;//错误，不可以跳跃访问，即使是+1
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

运行结果：

总结：
（1）list容器中不可以通过[]或者at方式访问数据

（2）返回第一个元素 — front

（3）返回最后一个元素 — back

7 list 反转和排序
功能描述：
将容器中的元素反转，以及将容器中的数据进行排序

函数原型：
reverse(); //反转链表

sort(); //链表排序

示例：

#include <iostream>
using namespace std;
#include <list>
void printList(const list<int>& L) {

	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

bool myCompare(int val1 , int val2)
{
	return val1 > val2;
}

//反转和排序
void test01()
{
	list<int> L;
	L.push_back(90);
	L.push_back(30);
	L.push_back(20);
	L.push_back(70);
	printList(L);

	//反转容器的元素
	L.reverse();
	printList(L);

	//排序
	L.sort(); //默认的排序规则 从小到大
	printList(L);

	L.sort(myCompare); //指定规则，从大到小
	printList(L);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

运行结果：

总结：
（1）反转 — reverse

（2）排序 — sort （成员函数）

8 排序案例
案例描述：将Person自定义数据类型进行排序，Person中属性有姓名、年龄、身高

排序规则：按照年龄进行升序，如果年龄相同按照身高进行降序

实例：

#include <iostream>
using namespace std;
#include <list>

class Person{
public:
	Person(string name,int age,int height)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
		this->m_Height = height;
	}
	
	string m_Name;
	int m_Age;
	int m_Height;
};

bool ComparePerson(Person& p1, Person& p2) {

	if (p1.m_Age == p2.m_Age) {
		return p1.m_Height  > p2.m_Height;
	}
	else
	{
		return  p1.m_Age < p2.m_Age;
	}

}

void test01() {

	list<Person> L;

	Person p1("刘备", 35 , 175);
	Person p2("曹操", 45 , 180);
	Person p3("孙权", 40 , 170);
	Person p4("赵云", 25 , 190);
	Person p5("张飞", 35 , 160);
	Person p6("关羽", 35 , 200);

	L.push_back(p1);
	L.push_back(p2);
	L.push_back(p3);
	L.push_back(p4);
	L.push_back(p5);
	L.push_back(p6);

	for (list<Person>::iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << "姓名： " << it->m_Name << " 年龄： " << it->m_Age 
              << " 身高： " << it->m_Height << endl;
	}
	
	cout << "---------------------------------" << endl;
	L.sort(ComparePerson); //排序

	for (list<Person>::iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << "姓名： " << it->m_Name << " 年龄： " << it->m_Age 
              << " 身高： " << it->m_Height << endl;
	}
	
	
}

int main()
{
	test01();
	return 0;
}

运行结果：

总结：

（1）对于自定义数据类型，必须要指定排序规则，否则编译器不知道如何进行排序

（2）高级排序只是在排序规则上再进行一次逻辑规则制定，并不复杂